一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，该方法是在树脂中添加聚氨酯增韧剂和纳米材料，得到改性的树脂，使用纤维织物与改性的树脂真空灌注成型制得阻尼结构层，将阻尼结构层与叶片壳体芯材通过光固化胶进行粘合，再对粘合后的整体进行切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片。本发明专利技术方法在不改变叶片原结构的情况下，尽可能少的增加叶片重量与重量距，同时可以显著地增加叶片结构阻尼。

【技术实现步骤摘要】
一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法
本专利技术涉及风力发电机叶片的
，尤其是指一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法。
技术介绍
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环保的能源之一，近些年来，风力发电正在世界上形成一股热潮，受到了更多的青睐。风力发电的原理，是利用风力带动风力发电机叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提高，带动发电机转动发电。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。叶片是风力发电机中最关键、最重要的部件之一，其性能的好坏直接影响着整个机组的运行。随着近年来海上叶片的发展，风电机组单机容量的不断扩大，叶片长度越来越大，国外已有超过100m的大叶片。这种叶片大型化的趋势，会带来一系列叶片设计的问题，最为明显的是叶片尺寸的增大会使得叶片结构阻尼显著减低，甚至发生叶片颤振现象，严重影响整个机组使用寿命。因此，如何提高叶片阻尼，已成为叶片设计中不得不考虑的问题。目前，针对这种情况，目前使用的方法主要有两种，一种如专利CN2737980Y中，将结构阻尼器通过粘合粘合剂，将阻尼材料与风轮叶片粘接成一体，阻尼材料为阻尼橡胶、粘弹态阻尼橡胶。此方法对粘接的要求较高，后续叶片的运行中，长期载荷作用下极易使得结构阻尼器发生脱落，这无疑增加了叶片后期的排查与维护成本；另一种如专利CN106739003中，将阻尼材料制作成阻尼结构铺层，直接与叶片原铺层一同共固化成型，这样做一是存在着纤维层与阻尼层之间的界面结合强度低的问题，二是会增加叶片整体重量与重量距，对机组整体性能产生一定的影响，可能得不偿失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，该方法在不改变叶片原结构的情况下，尽可能少的增加叶片重量与重量距，同时可以显著地增加叶片结构阻尼。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，该方法是在树脂中添加聚氨酯增韧剂和纳米材料，得到改性的树脂，使用纤维织物与改性的树脂真空灌注成型制得阻尼结构层，将阻尼结构层与叶片壳体芯材通过光固化胶进行粘合，再对粘合后的整体进行切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片；其包括以下步骤：1)选择与树脂界面接触良好的纳米材料，将选择好的纳米材料和聚氨酯增韧剂添加到树脂中进行混合，以大幅度提高树脂的阻尼性能，混合充分后制得改性的树脂；2)将改性的树脂与纤维织物采用真空灌注，制成阻尼结构层，其中，所述纤维织物与叶片原织物体系保持一致；3)固化完成后，使用光固化胶将叶片壳体芯材上表面与阻尼结构层进行定位粘合，保证叶片壳体芯材厚度和阻尼结构层厚度之和与未考虑阻尼结构层厚度时的叶片壳体芯材总厚度一致，即将原叶片壳体芯材厚度减薄，替换上阻尼结构层；4)按照叶片生产工艺中对叶片壳体芯材的切缝打孔要求，对粘合阻尼结构层的叶片壳体芯材进行切缝打孔，即将叶片壳体芯材与阻尼结构层一起进行切缝打孔；5)叶片制作过程中，将已切缝打孔后的粘合阻尼结构层的叶片壳体芯材放入叶片模具中，按照叶片生产工艺，真空灌注完成叶片成型，固化后即可得到高结构阻尼性能叶片。在步骤1)中，在增加树脂阻尼性能的同时，也要保证其力学性能符合制作要求。在步骤2)中，所述纤维织物为多层玻纤织物或多层碳纤织物。在步骤2)中，通过在纤维织物上、下表面铺设短切毡，能够保证后期叶片灌注过程中树脂与表面的完全浸润。在步骤2)中，制得的阻尼结构层厚度为3-7mm。在步骤4)中，对叶片壳体芯材与阻尼结构层一起打孔与切缝时，需保证打孔与切缝质量，使得在后期叶片灌注过程中，树脂能够浸润叶片壳体芯材与阻尼结构层内部。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术方法与外部结构阻尼器相比，无需后期的排查、维护成本。2、本专利技术方法与单纯树脂改性相比，提高阻尼性能明显，且树脂改性后，粘度不易控制，不好直接作为增强材料。3、阻尼结构层与叶片壳体芯材一起进行切缝打孔，确保了叶片壳体固化中树脂浸润质量，灌注整体性好。4、叶片壳体芯材厚度和阻尼结构层厚度之和与未考虑阻尼结构层厚度时的叶片壳体芯材总厚度一致，且阻尼结构层与叶片结构之间的界面结合强度高，保证了叶片质量与质量距变化小，对叶片结构和其它部件影响小。总之，本专利技术方法简单可靠，可设计性强，便于实现，通过阻尼结构层与叶片壳体芯材粘接，一起切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片，具有实际应用价值，值得推广。附图说明图1为阻尼结构层与叶片壳体芯材粘接后一起切缝打孔的示意图，图中，1为阻尼结构层、2为叶片壳体芯材、3为阻尼结构层与叶片壳体芯材的打孔、4为阻尼结构层与叶片壳体芯材的切缝。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。本实施例提供了的一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，该方法主要是在树脂中添加聚氨酯增韧剂和纳米材料，得到改性的树脂，使用纤维织物与改性的树脂真空灌注成型制得阻尼结构层，将阻尼结构层与叶片壳体芯材通过光固化胶进行粘合，再对粘合后的整体进行切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片；其具体步骤如下：1)选择与树脂界面接触良好的纳米材料，如模量高的金属纳米材料，将选择好的纳米材料和聚氨酯增韧剂添加到树脂中，以大幅度提高树脂的阻尼性能，按照合适的比例进行混合，制得改性的树脂；其中，制成的改性后的树脂，也要保证尽可能增加阻尼性能的条件下，力学性能不能远低于原始树脂。2)将改性的树脂与纤维织物采用真空灌注，制成3-7mm厚的阻尼结构层；其中，阻尼结构层的厚度在5mm左右最佳，厚度太小，无法保证阻尼的提高效果，太厚会使叶片增重较多，还有要求纤维织物尽可能与叶片原织物体系保持一致，这样可进一步提高阻尼结构层与叶片壳体之间的灌注质量，该纤维织物具体可以为多层玻纤织物或多层碳纤织物，并且，可在纤维织物上、下表面铺设短切毡，这样可以保证后期叶片灌注过程时，树脂与表面的完全浸润。3)固化完成后，使用光固化胶将叶片壳体芯材上表面与阻尼结构层进行定位粘合，要求按照芯材尺寸进行定位粘合，确保粘合牢固，并且保证叶片壳体芯材厚度和阻尼结构层厚度之和与未考虑阻尼结构层厚度时的叶片壳体芯材总厚度一致，即将原叶片壳体芯材厚度减薄，替换上阻尼结构层，由于芯材主要影响结构稳定性，阻尼结构层性能好于芯材，所以该方式对结构影响不大，基本可以忽略。4)按照叶片生产工艺中对叶片壳体芯材的切缝打孔要求，对粘合阻尼结构层1的叶片壳体芯材2进行切缝打孔，如图1所示，即将叶片壳体芯材2与阻尼结构层1一起进行打孔3与切缝4，如打孔距离为25mm*25mm，孔径2mm，切缝距离为25mm*25mm，缝宽2mm；其中，在切缝打孔时，需保证打孔3与切缝4质量，使得在后期叶片灌注过程中，树脂能够浸润芯材与阻尼结构层内部。5)叶片制作过程中，将已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，其特征在于：该方法是在树脂中添加聚氨酯增韧剂和纳米材料，得到改性的树脂，使用纤维织物与改性的树脂真空灌注成型制得阻尼结构层，将阻尼结构层与叶片壳体芯材通过光固化胶进行粘合，再对粘合后的整体进行切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，其特征在于：该方法是在树脂中添加聚氨酯增韧剂和纳米材料，得到改性的树脂，使用纤维织物与改性的树脂真空灌注成型制得阻尼结构层，将阻尼结构层与叶片壳体芯材通过光固化胶进行粘合，再对粘合后的整体进行切缝打孔，最后与叶片原铺层结构进行固化成型，得到高结构阻尼性能叶片。


2.根据权利要求1所述的一种提升风力发电机叶片阻尼性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选择与树脂界面接触良好的纳米材料，将选择好的纳米材料和聚氨酯增韧剂添加到树脂中进行混合，以大幅度提高树脂的阻尼性能，混合充分后制得改性的树脂；
2)将改性的树脂与纤维织物采用真空灌注，制成阻尼结构层，其中，所述纤维织物与叶片原织物体系保持一致；
3)固化完成后，使用光固化胶将叶片壳体芯材上表面与阻尼结构层进行定位粘合，保证叶片壳体芯材厚度和阻尼结构层厚度之和与未考虑阻尼结构层厚度时的叶片壳体芯材总厚度一致，即将原叶片壳体芯材厚度减薄，替换上阻尼结构层；
4)按照叶片生产工艺中对叶片壳体芯材的切缝打孔要求，对粘合阻尼结构层的叶片壳体芯材进行切缝打孔，即将叶片壳体芯材与阻尼结构层一起进行切缝打孔；
5)叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清，高猛，陈文光，李军向，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东;44